ΑρχικήΕπιστήμηΝέος τρόπος ανακύκλωσης χάλυβα μειώνει το αποτύπωμα άνθρακα της βιομηχανίας

Νέος τρόπος ανακύκλωσης χάλυβα μειώνει το αποτύπωμα άνθρακα της βιομηχανίας

Ερευνητές μηχανικοί από το Πανεπιστήμιο του Τορόντο σχεδίασαν έναν νέο τρόπο ανακύκλωσης χάλυβα, ο οποίος έχει τη δυνατότητα να αποανθρακοποιήσει μια σειρά από βιομηχανίες κατασκευής και να εισάγει μια κυκλική οικονομία χάλυβα.

Η μέθοδος περιγράφεται σε ένα νέο άρθρο που δημοσιεύθηκε στο Resources, Conservation and Recycling και συνυπογράφεται από τους Jaesuk (Jay) Paeng, William Judge και την καθηγήτρια Gisele Azimi.

Εισάγει έναν καινοτόμο οξυσουλφιδικό ηλεκτρολύτη (αγγλικά: oxysulfide electrolyte) για την για ηλεκτροδιύλιση, έναν εναλλακτικό τρόπο αφαίρεσης των ακαθαρσιών χαλκού και άνθρακα από τηγμένο χάλυβα. Η διαδικασία αυτή παράγει επίσης υγρό σίδηρο και θείο ως υποπροϊόντα.

«Η μελέτη μας είναι η πρώτη αναφορά για την ηλεκτροχημική αφαίρεση χαλκού από χάλυβα και τη μείωση των ακαθαρσιών σε επίπεδο κάτω από το κράμα», λέει η Gisele Azimi.

Προς το παρόν, μόνο το 25% του παραγόμενου χάλυβα προέρχεται από ανακυκλωμένα υλικά. Ωστόσο, η παγκόσμια ζήτηση για πιο πράσινο χάλυβα αναμένεται να αυξηθεί τις επόμενες δύο δεκαετίες, καθώς οι κυβερνήσεις σε όλο τον κόσμο προσπαθούν να επιτύχουν τους στόχους μηδενικών εκπομπών ρύπων.

Ο χάλυβας δημιουργείται με την αντίδραση του σιδηρομεταλλεύματος με οπτάνθρακα —μια παρασκευασμένη μορφή άνθρακα – ως πηγή άνθρακα και διοχέτευση οξυγόνου μέσω του παραγόμενου μετάλλου. Οι τρέχουσες πρότυπες διαδικασίες παράγουν σχεδόν δύο τόνους διοξειδίου του άνθρακα ανά τόνο παραγόμενου χάλυβα, καθιστώντας την παραγωγή χάλυβα έναν από τους μεγαλύτερους συμβολείς στις εκπομπές άνθρακα στον κατασκευαστικό τομέα.

Οι παραδοσιακές μέθοδοι ανακύκλωσης χάλυβα χρησιμοποιούν έναν ηλεκτρικό κλίβανο για να λιώσουν τα απορρίμματα μετάλλου. Επειδή είναι δύσκολο να απομακρυνθεί φυσικά ο χαλκός από τα απορρίμματα πριν από την τήξη, το στοιχείο αυτό υπάρχει επίσης στα ανακυκλωμένα προϊόντα χάλυβα.

«Το κύριο πρόβλημα με την δευτερογενή παραγωγή χάλυβα είναι ότι τα απορρίμματα που ανακυκλώνονται μπορεί να είναι μολυσμένα με άλλα στοιχεία, συμπεριλαμβανομένου του χαλκού», λέει η Azimi. «Η συγκέντρωση του χαλκού αυξάνεται όσο προσθέτεις περισσότερα απορρίμματα προς ανακύκλωση, και όταν υπερβαίνει το 0,1% κατά βάρος στο τελικό προϊόν χάλυβα, είναι επιζήμιο για τις ιδιότητες του χάλυβα».

Ο χαλκός δεν μπορεί να αφαιρεθεί από τον τηγμένο χάλυβα με τη χρήση της παραδοσιακής μεθόδου παραγωγής χάλυβα με ηλεκτρικό κλίβανο, οπότε αυτό περιορίζει την αγορά δευτερογενούς χάλυβα στην παραγωγή χαμηλότερης ποιότητας προϊόντων χάλυβα, όπως οι ράβδοι οπλισμού που χρησιμοποιούνται στην κατασκευαστική βιομηχανία.

«Η μέθοδις μας μπορεί να επεκτείνει την αγορά δευτερογενούς χάλυβα σε διάφορες βιομηχανίες», λέει ο Paeng.

«Έχει τη δυνατότητα να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία προϊόντων υψηλότερης ποιότητας, όπως το γαλβανισμένο ρόλο ψυχρής έλασης που χρησιμοποιούνται στον αυτοκινητοβιομηχανικό τομέα ή τα φύλλα χάλυβα για βαθιά έλαση, που χρησιμοποιούνται στον τομέα των μεταφορών».

Για να αφαιρέσει τον χαλκό από τον σίδηρο σε ποσοστό κάτω από 0,1%, η ομάδα έπρεπε πρώτα να σχεδιάσει ένα ηλεκτροχημικό στοιχείο που θα μπορούσε να αντέξει θερμοκρασίες έως και 1600 βαθμών Κελσίου.

Μέσα στο στοιχείο, το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μεταξύ του αρνητικού ηλεκτροδίου (κάθοδος) και του θετικού ηλεκτροδίου (άνοδος) μέσω ενός καινοτόμου οξυσουλφιδικού ηλεκτρολύτη σχεδιασμένου από σκωρία—ένα απόβλητο που προέρχεται από την παραγωγή χάλυβα και συχνά καταλήγει σε τσιμέντο ή χωματερές.

«Βάζουμε τον μολυσμένο σίδηρό μας που έχει την ακαθαρσία του χαλκού ως άνοδο του ηλεκτροχημικού στοιχείου», λέει η Azimi. «Στη συνέχεια εφαρμόζουμε μια ηλεκτροκινητική δύναμη – που είναι η τάση – με ένα τροφοδοτικό και αναγκάζουμε τον χαλκό να αντιδράσει με τον ηλεκτρολύτη».

«Ο ηλεκτρολύτης στοχεύει στην αφαίρεση του χαλκού από τον σίδηρο όταν εφαρμόζουμε ηλεκτρισμό στο στοιχείο», προσθέτει ο Paeng. «Όταν εφαρμόζουμε ηλεκτρισμό στη μία πλευρά του στοιχείου, αναγκάζουμε τον χαλκό να αντιδράσει με τον ηλεκτρολύτη και να βγει από τον σίδηρο. Στο άλλο άκρο του στοιχείου, παράγουμε ταυτόχρονα νέο σίδηρο».

Το εργαστήριο της Azimi συνεργάστηκε με την εταιρεία Tenova Goodfellow Inc., έναν παγκόσμιο προμηθευτή προηγμένων τεχνολογιών, προϊόντων και υπηρεσιών για τις βιομηχανίες μετάλλων και εξόρυξης. Στο μέλλον, η ομάδα θέλει να επιτρέψει τη διαδικασία ηλεκτροδιύλισης για την αφαίρεση άλλων ρύπων από τον χάλυβα, συμπεριλαμβανομένου του κασσίτερου..

«Ο σίδηρος και ο χάλυβας είναι τα πιο διαδεδομένα μέταλλα στη βιομηχανία, και πιστεύω ότι ο ρυθμός παραγωγής είναι τόσο υψηλός όσο 1,9 δισεκατομμύρια τόνοι ανά έτος», λέει η Azimi. «Η μέθοδος μας έχει μεγάλη δυνατότητα να προσφέρει στη βιομηχανία χαλυβουργίας έναν πρακτικό και εύκολα υλοποιήσιμο τρόπο ανακύκλωσης χάλυβα για την παραγωγή περισσότερου χάλυβα που θα είναι υψηλής ποιότητας σε παγκόσμιο επίπεδο».

Στέλιος Θεοδωρίδης
Στέλιος Θεοδωρίδης
Ο ήρωας μου είναι ο γάτος μου ο Τσάρλι και ακροάζομαι μόνο Psychedelic Trance
RELATED ARTICLES

Πρόσφατα άρθρα

Tηλέφωνα έκτακτης ανάγκης

Δίωξη Ηλεκτρονικού Εγκλήματος: 11188
Ελληνική Αστυνομία: 100
Χαμόγελο του Παιδιού: 210 3306140
Πυροσβεστική Υπηρεσία: 199
ΕΚΑΒ 166